基于离子液体的复合溶剂萃取精馏分离乙醇水溶液的研究

发布时间：2021-11-06 04:42

　　以乙二醇和[EMIM]AC为复合溶剂,年度总费用（TAC）为目标函数,采用顺序迭代优化搜索方法进行全局工艺参数与经济优化,对萃取精馏分离乙醇水溶液的过程进行模拟,并同乙二醇为单一溶剂的分离工艺进行了比较。结果表明,即使少量的[EMIM]AC（摩尔分数10%）的加入,也很大程度上增加了乙醇-水体系的相对挥发度,[EMIM]AC的盐析作用明显。相比乙二醇单一溶剂的萃取精馏工艺,基于复合溶剂的萃取精馏工艺则需要更少的塔板和更小的回流比,有效降低了设备费用和能耗费用,总能耗和TAC分别降低了5.22%和5.02%。该研究结果可为离子液体在萃取精馏的工业应用提供新的途径与依据。 

【文章来源】：天然气化工（C1化学与化工）. 2020,45(04)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

不同比例的复合溶剂下乙醇和水体系的拟二元汽液平衡相图

在优化过程中，对萃取精馏塔T1设置两个设计规定：1）塔顶乙醇的物质的量分数为99.9%，通过改变回流比RR1实现；2）塔底乙醇占乙醇与水混合物的物质的量分数为0.001，通过改变塔顶采出量D1实现。对溶剂再生塔T2也设置两个设计规定：1）塔顶水的物质的量分数为99.9%，基于改变回流比RR2实现；2）塔底循环溶剂的物质的量分数为99.99%，通过改变塔顶采出量D2实现。3 过程优化设计

在乙二醇为单一溶剂的萃取精馏工艺中，回流比RR1与溶剂用量S对T1塔顶和塔底乙醇纯度的影响见图3，按照顺序迭代优化方法对工艺参数的优化结果列于表4中，图4为此工艺优化后的最终工艺流程图。溶剂用量S和回流比RR1对产品乙醇的纯度有较大的影响。当T1的塔板数和两个进料位置固定后，塔顶乙醇的纯度随着S的增加而增大，随着回流比的增加而先增大后减小，存在最优条件。图3为T1塔板数是23块时，经反复计算后S和RR1对乙醇纯度的影响关系。从图3(a)中可以看出，当S为55 kmol/h时，无论回流比如何变化，乙醇的纯度均小于99.9%；当S至少为60 kmol/h时，RR1在0.35～1.00范围内变化时，乙醇的纯度均大于99.9%，随着S的继续增大，这个范围也随之扩大，但最优的回流比则基本不变，而满足乙醇的纯度为99.9%对应的回流比则随着S的增大而减小。T1塔底的乙醇一般来说会完全从T2塔顶采出，所以为保证T2塔顶水的纯度为99.9%，则T1塔底乙醇占乙醇与水混合物的物质的量分数至少要满足≤0.1%，由图3(b)得出与图3(a相一致的结论，S不能低于60 kmol/h时才能满足本工艺的分离要求。


本文编号：3479185